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【新闻】植物病原菌对杀菌剂抗性风险的评估方法及其应用光叶党参

发布时间:2020-10-19 08:20:11 阅读: 来源:攀登架厂家

1、影响抗药性形成和发展的因素

植物病原菌杀菌剂能否产生抗性以及产生速度取决于杀菌剂作用机制与作用特点,病菌生物与遗传特性、用药措施与对策及发病环境条件等复杂因素。早在1977~1980年,Dekker等人就论述过影响田间抗药性产生和发展的因素:1)自然菌群中抗药突变菌株;2)抗药菌株有无致病力;3)无药剂选择条件下,抗药突变菌株有无竞争力,能否稳定地保持抗性;4)抗药水平的高低;5)未用药时,自然菌群中抗药突变菌株出现频率的高低;6)病害类型;7)杀菌剂的使用方式及强度;8)环境条件。前三点可用于推测田间抗药性出现与否,第四点决定四间抗药性的最终严重程度,后四点可用于预测田间抗药性的显现速度。实际上新杀菌剂与现有杀菌剂之间的交互抗性关系、杀菌剂的作用机制、抗药菌株与敏感菌株的相对适合度对抗药性形成和发展都有影响。

2、具有抗药性风险的特征

基本抗药性风险由病害和药剂决定,满足下列条件之一意味着具有抗药性风险:药剂作用位点单一,属一有抗药性风险的杀菌剂类型,与现用药剂之间有交互抗性关系;药剂杀菌活性高、持效期长表成很高的选择压力;抗药性由单基因突变控制;病菌繁殖周期短、产孢量大、扩散速度缓慢;突变处理、药剂选择、有性杂交获得适合度好的抗药菌株;发病条件菌剂;使用剂量过高,过多地杀伤病菌群体;使用同种药剂的作物面积过大。

3、抗药性风险评估方法

目前已有4种抗药性风险评估方法得到应用:

(1)初步控测 通过诱变处理或药剂选择控测抗药菌株产生的可能性,再通过抗药菌株的致病力、遗传稳定性、竞争性估计抗药菌株形成田间优势菌群、导致抗药性发生的可能性。

(2)回顾分析 根据田间抗药性发生情况和相关资料,分析靶标菌对现有药剂的抗性风险,如葡萄霜霉病菌和马铃薯晚疫病菌对甲霜灵和恶霜灵、5种麦类病菌对3种SBI药剂的抗性风险评估。该法适合评估靶标菌对已使用多年的杀菌剂的抗性风险。首先,确立12个基本风险因素,赋予每个因素1~3个风险值,12个因素的基本风险值之和为基本风险值,分成低、中、高度三类,最低基本风险值为12,高风险杀菌剂的基本风险最大值为36。12个基本风险因素为:交互抗药性;田间抗药菌株检测和监测;药剂选择,模拟药剂对靶标菌大群体的抗选择;诱变处理获得抗药菌株;菌群抗药水平和稳定性;抗药性基因类型;抗药性在抗药菌株和敏感菌株杂交后代中的分离;靶标菌的生物学特性(繁殖周期和孢子传播率);流行学;群体动态;药剂选择压;抗药菌株和敏感相对适合度对抗药性发展的影响。其次是研究治理风险,包括;杀菌剂混用及混剂对抗药性形成的延缓作用;不同施药方式、次数、电动机间隔期、施予1、2、3个风险值。靶标菌对杀菌剂的全部抗性风险值为基本风险值与治理风险值之积。高风险杀菌剂不合理使用(3个治理风险点)的合部风险值为108。高风险杀菌剂合理使用的全部风险(36点)不超过低风险药剂不合理使用的全部风险(36点)。

(3)早期评估 新杀菌剂的使用能否引起靶标菌群抗药性的产生及抗药性类型取决于能否获得者合适的变异及其遗传背景;抗药性发展速度主要取决于药剂的选择压和抗药菌株与敏感菌株的相对适合度。首先,建立靶标菌对药剂的敏感基线,分析敏感性的变异,病菌单基因或主效基因控制的敏感性呈不连续变异。其次,确定供试杀菌剂与现有杀菌剂之间的交互抗性关系。再次,分离和鉴别抗药突变体,控测靶标抗性突变基因。以物理或化学诱变增加突变频率。低抗菌株可采用系列选择作用以提高抗药性,若抗药性逐步提高则意味多基因控制,若一步获得高抗则表明是单基因控制。通过抗药性菌株与敏感菌株杂交一代(F1)的表现型来判断突变基因的显性或隐性。以F1自交的F2的表现型来判断抗药性与敏感性的比例是否符合孟得尔规律。隐性抗药基因不会影响杂交后代的表现型,抗药性发展较慢,如果是半显性抗药性,则在推荐降低用药量以降低选择压时应非常谨慎。最后,应注意环境条件、药剂选择强度和抗药菌株与敏感菌株的相对适合度对抗药性发展速度的影响。所谓相对适合度表现在无药剂选择条择条件一抗药菌株相对野生菌株的存活性和繁殖能力,反映在产孢量、孢子萌发时间、芽管伸长、菌丝线性生长以及在极端温度、湿度、渗透压条件下的存活度的差异上。致病力是一个很重要的适合度决定因素。抗性突变可能导致适合度降低。若获得单基因抗性,抗药菌株适合度未明显下降,则杀菌剂为高风险药剂。若反复放变或选择不能获得高抗菌株,则对新化合和物的抗性风险可能很低,多基菌抗药性或单基因抗药性伴随适合度降低,表明中等风险,不能对测试药剂产生抗药菌株意味着至少无高度抗药性风险。

(4)分类评估 Brent简化Gisi的方法,认为植物病原菌对杀菌剂的基本抗性风险由药剂和病害决伫,并提出由药剂和病害决定的抗性风险特征,按低、中和高度分类,较为实用。

4、抗药性风险评估方法 的应用

新化合物由于作用机制未知,很难估计抗药性风险,老药剂则比较容易估计。在一定地区特定环境条件下采用某种药剂防治某种病害,估测田间抗药性能否出现的误差很大。

葡萄霜霉病菌和马铃薯晚疫病菌艰恶霜灵(oxadixyl)和甲霜灵具有高度抗性风险,对霜脲氰(cymoxanil)抗性风险极低,这一推测与实际相符。田间自然菌群中已发现疫霉菌抗恶霜灵和甲霜灵的菌株,抗药菌株比敏感菌株的致病力强。甲霜灵防治马铃薯晚疫病约1年即失效;紫外线或代学诱变及药剂选择很易获得的疫霉菌抗恶霜灵和甲霜灵菌株对共它苯基酰胺类药剂有交互抗性,对霜脲氰无交互抗性,有些抗药菌株与野生敏感菌株适合度一样,致病力相的近,有竞争力,抗药在群全中及不用药条件下能稳定遗传。马铃薯晚疫病菌对甲霜灵抗性菌株(MR)和敏感菌株(MS)的菌丝生长速度无差异,但MR的孢子囊产生和游动产生抗性和防效降低,某些疫霉菌经过紫外线诱变或药剂选择虽获得抗霜脲氰菌株,但致病力丧失或下降,苎麻疫霉菌(P·boehmeriae)菌丝块在含霜脲氰的培养基上培养,很易发生抗性突变,但抗药性在连续3代单游动孢子分离和菌丝块继代培养过程中逐渐丧失,而大雄疫霉菌(P. ergaspema)对霜脲氰不易产生抗性突变。

灰霉菌(Botrytis cinerea)对氟咯菌腈(fludioxonil)的基本抗性风险为中度。进去隆型菌群敏感性变异小;田间药效好,未发现对氟咯菌腈敏感性明显降低的菌株;分生孢子或菌丝在含氟咯菌腈或乙烯菌核利培养基上培养很易获得双抗菌株;驯化实验未获得抗药菌株;抗乙烯菌核利(vinclozolin)菌株为中抗菌株,对氟咯菌腈敏感,未发现田间双抗菌株;双抗菌株比敏感亲本菌株的耐渗性明显降低,致病力丧失,对敏感亲本菌株无竞争力,抗乙烯菌核利田间菌株与敏感菌株的耐渗性和致病力相当。分析实险室或田间抗乙烯菌核利菌株与敏感菌株的杂交后代,表明抗药性起因于1~2个紧密连锁的抗药基因的突变。

表霉菌(B.cinerea)对不环酰菌胺(fenhexamid)抗性风险很低。该药生化作用方式独物,自然菌群中抗药菌株所占比例很小,代谢该药需要连续的最适合的生长条件;抗药菌株参加者该药的田间药效无影响,但适合度降低,对霜冻的敏感性增大,产孢速度降低;该药在葡萄小区内连续使用数年,未发现抗药菌株比例增加,与其它防治灰霉病药剂之间无交互抗性关系。B.cinerea是典型的易产生抗药性的病菌,由于抗药性的发展,苯并咪唑类、二甲酰亚胺类和苯胺基嘧啶类(如pyrimethanil)等杀菌剂防治灰霉病常失效,需要同时制定治理措施。

禾谷类白粉菌对苯氧喹啉(quinoxyfen)的抗性风险极低。苯氧喹啉与其它防治白粉病药剂的作用方式不同,与三唑醇(triadimenol)和苯锈啶(fenpropidin)之间无交互抗性关系;大麦白粉病菌(Erysiphe graminis f. sp. Hordei)和小麦白偻菌(E.graminis f. sp. tritici)对苯氧喹啉的敏感性变异小;实验室获得抗苯氧喹啉突变菌株;田间抗药菌株与实险室抗药菌株均具有产孢缺陷,在培养基上需要苯氧喹啉才能存活,未能获得正常产孢的突变体。

灰霉菌对多菌灵(cabendzim)的抗性风险很高,而小麦赤霉菌(Fusarium gramineaum)抗性风险却很低。我国用多菌灵防治小麦赤霉菌已20余年,尽管已检测到抗药菌株,但至今田间尚未发生抗药性,这可能与每年多菌灵在田间使用次数仅1~2次,即药剂选择压小有关。另方面无显著差异,但其分生孢子萌发率和毒素(脱氧雪腐烯醇)疳 生量低于敏感菌株。镰孢菌(Fusarium spp.)比灰霉菌难以产生抗多菌灵的突变体。有关灰霉菌对多菌灵产生抗性的报道很多。紫外线诱变灰霉菌很易产生高抗多菌灵的突主菌株,突变菌株在无药剂选择条件下继代培养8个月,抗药水平仍未下降,对苯菌灵(bnomyl)、甲基硫菌灵(thiophanate-methyl)有效互抗性,但比敏感菌株的致病力略低。

甾醇生物合成抑制剂(SBI)过去一直被认为不会有抗药性问题,因为田间抗药苗条朱生命力降低,适应性差,不会繁殖成为抗药种群但后业发现柑桔青霉菌(Penicillium expansum)和柑桔绿霉菌(P.italicum)正常致病力的抗药突变体。1980年1981年分别在英国和德国间出现了白粉菌(E.graminis f.sp. Hordei)抗药菌株。5种小麦病菌;E.graminis,Pucciniarecondita,Pseudocercosporella herpottricides,Leptosphaeria nodorum,Fusarium spp.对环唑醇(cyproconaole)、咪唑类(imidazole)杀菌剂具有低、中度抗性风险。用三唑酮(triadimefon)防治玉米黑粉病(Ustilago maydis)可能产生田间抗药性,但不会形成苯菌灵那样的严重威胁生产的抗药性。玉米黑粉菌自然菌群存在抗三唑酮的自发突变菌株,抗药菌株于无药剂选择条件下培养8个月,87%尚维持抗药性。抗药菌株与野生敏感菌株的生长速度无显著差异。不同交配型(十,一)的抗药菌株与敏感菌株之间的交配具有致病力,但有些抗药菌株之间交配丧失致病力,抗药菌株对丙环唑(propiconazolc)有效互抗性,对苯菌灵、多菌灵、;甲基硫菌灵无交互抗性。

5、主要病害对不同杀菌剂的抗性风险

Brent等认为植物病害对杀菌剂的基本抗性风险由药剂和病害共同决定,病害决定的基本风险可分为低、中、高度,分别赋予1、2、3个风险值,种传病(see-borne diseases)、土传病(soil-borne diseases)、禾谷类眼斑病(Pseudocercosporella herpotrichoides)锈病(rust)、水稻纹枯病(Rhizoctonia solani)属低风险病害,大麦云纹病(Rhnchosporium secalis)、小麦叶枯病(Sep[toria tritici)为中等风险病害,苹果黑星病(Venturia inaequalis)、香蕉条斑病(Mycosphaerella fijiensis)、禾谷类白粉病(Erysiphe graminis)、灰霉病(Botrytis cinerea)、晚疫病(Phytophthora infestans)、稻瘟病(Pyricularia oryzae)等气传病害为高风险疫害。药剂基本风险也可分成低、中、高度,分别对应1、2、3个风险值,苯并咪唑类(benzimidazoles)、二甲酰亚胺类(dicarboximides)、苯基酰胺类(phenylamides)杀菌剂为高风险药剂,羧酰替苯胺类(carboxanilides)、脱甲基化抑制剂(DMIs)、硫代磷酸酯类(phosphorothiolates)、苯氨基嘧啶类(anilinopyrimidines)、苯吡咯类(*phenylpyrroles)、甲氧丙烯酸酯类(strobilurins)杀菌剂为中度风险药剂,铜剂(coppers)、二硫代氨基甲酸酯类(dithiocarbamates)、黑色素抑制剂(melanin inhibitors)、硫磺(sulphur)、系统抗病性诱导师剂(SAR-inducers)为低风险药剂。病害对杀菌剂的基本风险值一病害基本风险值*药剂基本风险值,基本风险值1表示低度、2~6为中度、9为度高。合适的抗药性治理对策至少可将基本风险值降低2点。

6、存在问题与展望

(1)抗药性风险评估因重视程度及采用方法不同而不尽相同,由于商业原因,其方法和结果常常被保密或推迟公布。由于缺乏足够的重视和资助,工业组织仅能资助常规的交互抗性和突变实验等短期研究,而有关不同用药策略对抗性菌群发展速度的影响等方面的数据则很少,因此需要长期研究,而有关不同用药策略对抗性菌群发展速度的影响等方面的数据则少,因此需要长期研究施药剂量、施药时机、持效期、杀菌剂混用或轮换使用对抗性发展的影响,应继续加强对抗药机制、跗、抗药突变体,的田间行为和抗药风险预测的数学模型等的长期研究。

(2)目前对杀菌剂抗性风险研究比杀菌剂实际应用滞后。大多数国家农药登记时抗药性风险评估尚未作为必需要资料。

(3)风险预测的准确性有待提高。

(4)加强研究合作,开发相同作用方式杀菌剂的公司可共享风险评估、药效和敏感性监测结果,证实评估和用药策略的有效性,以采取一致的推荐用药方法,最大限度地延长用药年限。FRAC已起到推动这种合作的作用,其中苯胺基嘧啶类和甲氧两烯酸酯类工作组正在进行合作。

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